60 vuotta sitten - 29. elokuuta 1949 - ensimmäinen Neuvostoliiton atomipommi RDS -1, jonka ilmoitettu saanto oli 20 kt, testattiin onnistuneesti Semipalatinskin testipaikalla. Tämän tapahtuman ansiosta väitettiin, että strateginen sotilaallinen pariteetti Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välillä syntyi maailmassa. Ja hypoteettinen sota, jolla oli katastrofaalisia seurauksia Neuvostoliitolle, toteutui sen kylmässä aggregaatiotilassa.
Manhattan -projektin jalanjäljissä
Neuvostoliitolla (kuten todellakin Saksalla) oli kaikki syyt nousta ydinkilpailun johtajaksi. Näin ei tapahtunut tieteen suuren roolin vuoksi uuden hallituksen ideologiassa. Kommunistisen puolueen johto seurasi kuolemattoman työn "materialismi ja empirio-kritiikki" määräyksiä ja seurasi huolestuneena "fyysisen idealismin" kukoistamista. 1930 -luvulla Stalin oli taipuvainen luottamaan niihin fyysikoihin, jotka väittivät, että tietyn ketjureaktion avulla raskaiden alkuaineiden isotooppeissa oli mahdollista vapauttaa valtavaa energiaa, vaan niihin, jotka puolustivat tieteellisiä materialistisia periaatteita.
Totta, Neuvostoliiton fyysikot alkoivat puhua ydinvoiman sotilaallisen käytön mahdollisuuksista vasta vuonna 1941. Georgy Nikolaevich Flerov (1913-1990), joka ennen sotaa Igor Vasilyevich Kurchatovin (1903-1960) laboratoriossa työskenteli uraanin halkeamisen ketjureaktion ongelman parissa ja palveli sitten luutnanttina ilmavoimissa, lähetettiin kahdesti kirjeet Stalinille, joissa hän pahoitteli "suurta virhettä" ja "vapaaehtoista luopumista sotaa edeltävistä tehtävistä ydinfysiikan tutkimuksessa". Mutta turhaan.
Vasta syyskuussa 1942, kun tiedustelu sai tietää Robert Oppenheimerin (1904-1967) johtaman amerikkalaisen Manhattan-projektin käyttöönotosta, joka kasvoi Angloamerikkalaisen uraanikomission toiminnasta, Stalin allekirjoitti asetuksen "Järjestöstä uraania koskevasta työstä.”… Se määräsi Neuvostoliiton tiedeakatemian "jatkamaan tutkimusta atomienergian käytön toteutettavuudesta uraanin halkeamisen yhteydessä ja toimittamaan valtion puolustuskomitealle 1. huhtikuuta 1943 mennessä raportin mahdollisuudesta luoda uraanipommi tai uraanipolttoaine.."
Huhtikuun puolivälissä 1943 Moskovassa Pokrovsky-Streshnevossa perustettiin laboratorio nro 2, johon kuuluivat maan suurimmat fyysikot. Kurchatov johti laboratoriota, ja "uraanityön" yleinen johtaminen annettiin alun perin Molotoville, mutta sitten Beria korvasi hänet tässä tehtävässä.
On täysin ymmärrettävää, että Neuvostoliiton resurssit eivät olleet verrattavissa niihin voimavaroihin, joita valtiot eivät rasittaneet sodasta. Tämä on kuitenkin tuskin ainoa selitys Los Alamosissa ja Moskovassa toteutetussa kehitysasteikon valtavassa kuilussa. 12 Nobel -palkittua Yhdysvalloista ja Euroopasta, 15 tuhatta tiedemiestä, insinööriä ja teknikkoa, 45 tuhatta työntekijää, 4 000 stenografia, konekirjoittajaa ja sihteeriä, tuhat turvahenkilöstöä, jotka varmistivat äärimmäisen salassa pidettävän järjestelmän. Laboratoriossa nro 2 on 80 ihmistä, joista vain kaksikymmentäviisi oli tutkijoita.
Sodan loppuun mennessä työ ei käytännössä päässyt alkuun: laboratoriossa nro 2 sekä vuoden 1945 alussa avatuissa laboratorioissa nro 3 ja nro 4 etsittiin menetelmiä plutoniumin saamiseksi eri reaktorilla toimintaperiaatteet. Toisin sanoen he harjoittivat tieteellistä, ei kokeellista ja suunnittelua.
Hiroshiman ja Nagasakin atomipommit avasivat itse asiassa Neuvostoliiton hallituksen silmät maan päällä olevan uhan tasolle. Ja sitten perustettiin erityinen komitea, jota johtaa Beria, joka sai hätävaltuudet ja rajoittamattoman rahoituksen. Hidas tutkimustyö on korvattu energisellä innovatiivisella harppauksella eteenpäin. Vuonna 1946 Kurchatovin laboratorioon käynnistetty uraani-grafiittireaktori alkoi tuottaa plutonium-239: tä pommittamalla uraania hitailla neutroneilla. Uralissa, erityisesti Tšeljabinsk-40: ssä, perustettiin useita yrityksiä aselaatuisen uraanin ja plutoniumin sekä pommin luomiseen tarvittavien kemiallisten komponenttien tuotantoon.
Saroviin, lähellä Arzamasia, alkoi luoda laboratorion nro 2 haara, nimeltään KB-11, hänelle annettiin tehtäväksi kehittää pommi ja sen testaus viimeistään keväällä 1948. Ja alussa piti tehdä plutoniumpommi. Tämän valinnan määräsi etukäteen se, että laboratoriossa nro 2 oli yksityiskohtainen kaavio yhdysvaltalaisesta plutoniumpommista "Fat Man", joka pudotettiin Nagasakille, jonka saksalainen fyysikko Claus Foocks (1911-1988) luovutti Neuvostoliiton tiedustelulle. sen kehitystä, joka noudatti kommunistisia näkemyksiä. Neuvostoliiton johtajalla oli kiire suhteiden jännittyessä Yhdysvaltoihin ja halusi saada taatun positiivisen tuloksen. Tässä yhteydessä hankkeen tieteellisellä johtajalla Kurchatovilla ei ollut vaihtoehtoja.
Uraani vai Plutonium?
Klassinen kaava ydinketjureaktiosta uraanin 235U isotoopissa on eksponentiaalinen ajan funktio emäksen 2 kanssa. Neutroni, joka törmää yhden atomin ytimeen, jakaa sen kahteen fragmenttiin. Tämä vapauttaa kaksi neutronia. Ne puolestaan jakavat jo kaksi uraanin ydintä. Seuraavassa vaiheessa tapahtuu kaksi kertaa enemmän halkeamia - 4. Sitten - 8. Ja niin edelleen, vähitellen, kunnes taas suhteellisesti ottaen kaikki aine ei koostu kahden tyyppisistä palasista, joiden atomimassat ovat noin 95/ 140. Tämän seurauksena vapautuu valtava lämpöenergia, josta 90% saadaan lentävien fragmenttien kineettisestä energiasta (jokainen fragmentti vastaa 167 MeV).
Mutta jotta reaktio etenee tällä tavalla, on välttämätöntä, ettei yksikään neutroni mene hukkaan. Pienessä "polttoaineen" määrässä ytimien halkeamisprosessissa vapautuneet neutronit lentävät siitä pois ilman aikaa reagoida uraanin ytimien kanssa. Reaktion todennäköisyys riippuu myös 235U -isotoopin pitoisuudesta "polttoaineessa", joka koostuu 235U: sta ja 238U: sta. Koska 238U absorboi nopeita neutroneja, jotka eivät osallistu fissioreaktioon. Luonnollinen uraani sisältää 0,714% 235U, rikastettua, aselaatuista, sen on oltava vähintään 80%.
Samoin, vaikkakin omilla erityispiirteillään, reaktio etenee plutonium -isotoopissa 239Pu
Tekniseltä kannalta uraanipommin luominen oli helpompaa kuin plutonium. Totta, se vaati suuruusluokkaa enemmän uraania: uraani-235: n kriittinen massa, jossa ketjureaktio tapahtuu, on 50 kg ja plutonium-239: n 5,6 kg. Samaan aikaan aselaatuisen plutoniumin saaminen pommittamalla uraani-238: ta reaktorissa ei ole yhtä työlästä kuin erottaa uraani-235-isotooppi uraanimalmista sentrifugissa. Molemmat tehtävät vaativat vähintään 200 tonnia uraanimalmia. Ja niiden ratkaisu vaati sekä taloudellisten että tuotantoresurssien enimmäisinvestointeja suhteessa Neuvostoliiton ydinprojektin kokonaiskustannuksiin. Henkilöresurssien osalta Neuvostoliitto ohitti ajan mittaan Yhdysvaltoja moninkertaisesti: lopulta 700 tuhatta ihmistä, pääasiassa vankeja, osallistui pommin luomiseen.
"Lapsi" tai "Lihava mies"?
Amerikkalaisten Hiroshimaan pudottama uraanipommi, jonka nimi oli "Kid", kerättiin tynnyriin, joka oli lainattu 75 millimetrin ilmatorjunta-aseesta, joka oli porattu haluttuun halkaisijaan. Siellä asetettiin kuusi uraanisylinteriä, jotka oli kytketty sarjaan keskenään ja joiden kokonaismassa oli 25,6 kg. Ammuksen pituus oli 16 cm, halkaisija 10 cm. Tynnyrin päässä oli kohde - ontto uraanisylinteri, jonka massa oli 38,46 kg. Sen ulkohalkaisija ja pituus olivat 16 cm. Pommin tehon lisäämiseksi kohde asennettiin volframikarbidista valmistettuun neutroniheijastimeen, mikä mahdollisti ketjureaktioon osallistuvan uraanin täydellisemmän "palamisen".
Pommin halkaisija oli 60 cm, pituus yli kaksi metriä ja paino 2300 kg. Sen toiminta suoritettiin sytyttämällä jauhevaraus, joka ajoi uraanisylinterit kahden metrin tynnyriä pitkin 300 m / s nopeudella. Samaan aikaan boorisuojakuoret tuhoutuivat. "Polun lopussa" ammus tuli kohteeseen, kahden puoliskon summa ylitti kriittisen massan ja räjähdys tapahtui.
Piirustus atomipommista, joka ilmestyi vuonna 1953 oikeudenkäynnissä Rosenbergin puolisoiden tapauksessa, joita syytettiin atomivakoilusta Neuvostoliiton hyväksi. Mielenkiintoista on, että piirustus oli salainen eikä sitä näytetty tuomarille tai valamiehistölle. Piirustuksen luokka poistettiin vasta vuonna 1966. Kuva: Oikeusministeriö. Yhdysvaltain toimisto New Yorkin eteläisen oikeuspiirin asianajaja
Armeija, jolle uskottiin "Malyshin" taistelukäyttö, pelkäsi, että jos sitä käsitellään huolimattomasti, kaikki iskut voivat johtaa sulakkeen räjähtämiseen. Siksi ruuti ladattiin pommiin vasta koneen nousun jälkeen.
Neuvostoliiton plutoniumpommin laite, sen mittoja lukuun ottamatta, asennettu Tu-4-raskaan pommikoneen pommitilaan, ja laukaisulaitteet, kun tietyn arvon ilmakehän paine saavutettiin, toistivat täsmälleen toinen amerikkalainen pommi - "Fat Man".
Tykkimenetelmä, jolla kaksi kappaletta puolikriittistä massaa saatetaan lähemmäksi toisiaan, ei sovellu plutoniumille, koska tällä aineella on merkittävästi suurempi neutronitausta. Ja kun kappaleet tuodaan yhteen nopeudella, joka on saavutettavissa räjäytystyökalulla, ennen voimakkaan kuumentamisen aiheuttaman ketjureaktion alkamista, plutoniumin pitäisi sulaa ja haihtua. Tämän pitäisi väistämättä johtaa rakenteen mekaaniseen tuhoutumiseen ja reagoimattoman aineen vapautumiseen ilmakehään.
Siksi Neuvostoliiton pommissa, kuten amerikkalaisessa, käytettiin menetelmää, jolla dynamiikka puristettiin pala plutoniumia pallomaisella iskuaallolla. Aallonopeus saavuttaa 5 km / s, minkä vuoksi aineen tiheys kasvaa 2,5 kertaa.
Räjähdyspommin vaikein osa on luoda räjähtäviä linssijärjestelmiä, jotka muistuttavat visuaalisesti jalkapallopallon geometriaa, ja jotka ohjaavat energiaa tiukasti plutoniumpalan keskelle, joka on kananmunan kokoinen, ja puristavat sen symmetrisesti virhe alle prosentin. Lisäksi jokaisessa tällaisessa linssissä, joka oli valmistettu TNT- ja RDX -seoksesta vahaa lisäämällä, oli kahdenlaisia sirpaleita - nopeita ja hitaita. Kun vuonna 1946 eräältä Manhattan -hankkeen osallistujalta kysyttiin näkymistä Neuvostoliiton pommin luomiseksi, hän vastasi, että se ilmestyy aikaisintaan 10 vuotta myöhemmin. Ja vain siksi, että venäläiset kamppailevat pitkään tuhoutumisen ihanteellisen symmetrian ongelman kanssa.
Neuvostoliiton "lihava mies"
Neuvostoliiton pommin RDS-1 pituus oli 330 cm, halkaisija 150 cm ja paino 4700 kg. Samankeskisesti sisäkkäiset pallot sijoitettiin tipanmuotoisen rungon sisään klassisella X-muotoisella vakaimella.
Koko rakenteen keskellä oli "neutronisulake", joka oli berylliumpallo, jonka sisällä oli bonylliumkuorella suojattu polonium-210-neutronilähde. Kun iskuaalto saavutti sulakkeen, beryllium ja polonium sekoitettiin, ja ketjureaktion "sytyttävät" neutronit vapautettiin plutoniumiksi.
Seuraavaksi tuli kaksi 10 senttimetrin pallonpuoliskoa plutonium-239: ää tilassa, jonka tiheys oli pienentynyt. Tämä teki plutoniumista helpommin käsiteltävän, ja vaadittu lopullinen tiheys johtui räjähdyksestä. Puolipallojen välinen 0,1 mm: n etäisyys täytettiin kultakerroksella, mikä esti iskuaallon ennenaikaisen tunkeutumisen neutronisulakkeeseen.
Neutroniheijastimen toiminto suoritettiin 7 cm paksuisella ja 120 kg painavalla luonnonuraanikerroksella. Siinä tapahtui halkeamisreaktio, jossa vapautui neutroneja, jotka palautettiin osittain plutoniumpalaksi. Uraani-238 antoi 20% pommin voimasta.
"Työntö" -kerroksen, joka on alumiinipallo, jonka paksuus on 11,5 cm ja paino 120 kg, oli tarkoitus vaimentaa Taylorin aaltoa, mikä johtaa räjähdysrintaman takana olevaan voimakkaaseen paineen laskuun.
Rakennusta ympäröi 47 cm paksu ja 2500 kg painava räjähtävä kuori, joka koostui monimutkaisesta räjähtävien linssien järjestelmästä, joka keskittyi kohti järjestelmän keskustaa. 12 linssiä oli viisikulmainen, 20 kuusikulmaista. Kukin linssi koostui vuorottelevista osista nopeasti räjähtäviä ja hitaita räjähteitä, joilla oli erilainen kemiallinen kaava.
Pommissa oli kaksi itsenäistä räjäytysjärjestelmää - osumasta maahan ja kun ilmanpaine saavutti ennalta määrätyn arvon (korkean sulakkeen).
Valmistettiin viisi RDS-1-pommia. Ensimmäinen heistä räjäytettiin kaatopaikalle lähellä Semipalatinskia maanpinnalla. Räjähdysteho rekisteröitiin virallisesti 20 kt: ksi, mutta ajan myötä kävi ilmi, että tämä oli liian korkea arvio. Todellinen - puolet tasosta. Siihen mennessä amerikkalaisilla oli jo 20 tällaista pommia, ja kaikki vaatimukset pariteetista olivat perusteettomia. Mutta monopoli murtui.
Neljä muuta näistä pommeista ei ole koskaan nostettu ilmaan. RDS-3, alkuperäinen Neuvostoliiton kehitys, otettiin käyttöön. Tämän pommin pienemmät mitat ja paino olivat 41 kt. Tämä tuli mahdolliseksi erityisesti siksi, että plutoniumin halkeamisreaktio tehostui deuteriumin ja tritiumin fuusion lämpöydinreaktiolla.
